设计和实施基于单个直流链路的三相多层逆变器,采用CB-PWM技术

科学领域:

• 电气工程 电气工程
• 电力电子 电力电子 电力电子
• 控制系统 控制系统

背景情况:

• 传统的三相逆变器需要高直流连接电压 (例如600V) 来实现标准的交流输出电压 (400V RMS).
• 高输入电压需要强大而昂贵的组件,限制了应用,增加了系统的复杂性.
• 优化逆变器性能需要先进的控制策略和调制技术,以尽量减少波扭曲.

研究的目的:

• 设计和实施一个单一的直流连接三相逆变器,能够产生400V RMS输出,并显著降低输入直流电压 (330V).
• 评估比例积分 (PI) 和神经网络 (NN) 控制器在优化逆变器性能方面的有效性.
• 分析和比较各种基于载波的脉冲宽度调制 (CB-PWM) 技术 (PD,POD,APOD) 以尽量减少不同调制指数 (MI) 的总波扭曲 (THD).

主要方法:

• 设计了一个单一的直流连接拓,结合了12个终端的1:1变压器来降低所需的直流输入电压.
• 为性能优化开发和实施比例积分 (PI) 和神经网络 (NN) 控制算法.
• 模拟和评估了基于载波脉冲宽度调制 (CB-PWM) 的策略,包括相位配置 (PD),相位对立配置 (POD) 和替代相位对立配置 (APOD).
• 对调制指数 (MI) 进行了性能指标分析,主要是总波扭曲 (THD).
• 系统验证使用MATLAB/Simulink进行模拟,XILINX FPGA用于实际实施.

主要成果:

• 拟议的单个直流链逆变器只使用330V直流输入,成功产生了400V RMS输出.
• 实施PI和NN控制器证明了有效的性能优化.
• 对CB-PWM技术的评估显示,THD的显著降低,在拟议的设计中达到4.8%.
• 取得的THD明显低于近期可比性研究报告的THD.
• 模拟和FPGA实施结果证实了设计的有效性和实际可行性.

结论:

• 开发的单一直流连接三相逆变器通过要求更低的输入电压,为高功率应用提供了高性能,具有成本效益的解决方案.
• 先进的控制器 (PI,NN) 和优化的CB-PWM技术的结合有效地减少了波扭曲.
• 实际实施验证了模拟结果,证实了拟议系统的卓越性能和现实世界部署的潜力.